Figur 1. Den kanoniska och icke-kanoniska NF-kB-signalbanan
vad är NF-kB?
NF-kB är ett kort namn på Nuclear Factor kappa-light-chain-enhancer av aktiverade B-celler. Det är inte ett enda protein, men en liten familj av inducerbara transkriptionsfaktorer som spelar en viktig roll i nästan alla däggdjursceller. Det kontrollerar DNA-transkription, cytokinproduktion, cellöverlevnad och andra viktiga cellhändelser, spelar särskilt en nyckelroll för att reglera immunsvaret mot infektion.
NF-kB molekylär är vanligtvis dimer., En typisk struktur av NF-kB är P50-P65 dimer (NF-kB1/RelA). Dimerbildningen är nödvändig för DNA-bindning, två NF-kB-monomerer binder till DNA som en dimer. De N-terminala regionerna av dimer är ansvariga för specifik DNA-kontakt. De C-terminala regionerna är vanligtvis mycket bevarade, de är ansvariga för dimerisering och ospecifik DNA-fosfatkontakt. Hela NF-kB molekylär är precis som en tång skruvstäd på DNA-kedjan och fungerar som en transkriptionsfaktor (figur 2).
Figur 2. Strukturen av NF-kB protein dimer bindning med DNA-kedja.,
NF-kB familj
eftersom NF-kB familjemedlemmar delar strukturell homologi med retroviral oncoprotein v-Rel. så de kallade också NF-kB/Rel proteiner. NF-kB transkriptionsfaktorfamiljen hos däggdjur består av 5 proteiner: P65/RelA, RelB, C-Rel, p105/p50 (NF-kB1) och P100/p52 (NF-kB2). Dessa 5 proteiner associerar med varandra och bildar distinkta transkriptionellt aktiva homo/heterodimera komplex (figur 3). De delar alla en gemensam conserved rel homology domän (RHD) av 300 aa längd., Dessa RHD-domän har flera funktioner som dimerisering, DNA-bindning, interaktion med IkBs och nukleär translokation. Även om NF-kB-proteinfamiljen kan bilda upp till 15 olika dimer, men många av dem har ännu inte visat. Den mest rikliga formen av NF-kB dimer är p50 / P65 heterodimer som har varit fond i nästan alla celltyper. Eftersom endast P65 / Rel, RelB och c-Rel har karboxiterminala transaktiveringsdomäner (TAD), kan NF-kB-familjen av proteiner ytterligare delas in i två grupper., P50 och P52 genereras genom bearbetning av prekursormolekylerna P105 respektive P100. Därför är inte alla kombinationer av Rel-dimer transkriptionellt aktiva.
Figur 3. 5-proteinet och deras homo/heterodimera komplex av NF-kB-familjen.
NF-kB signalväg
NF-kB protein dimmers som nukleär transkriptionsfaktor, de måste migrera till kärnan, i kombination med DNA för att ha funktion. I de flesta typer av de normala cellerna under viloläge var NF-KB inaktivt och behöll i cytoplasman., De binder till en specifik hämmare som kallas IK-B-protein, som kan binda till rel homologidomänen (RHD) av NF-kB och störa dess nukleära lokaliseringssekvens (NLS) funktion. Dessa hämmare proteiner, som inkluderar IkBa, IkBb och IkBg, innehåller 6-7 ankyrin upprepar att medla bindande för HÖGERSTYRDA. Dessa upprepningar är också närvarande i C-terminalhalvorna av NF-KB2/P100 och NF-KB1/P105-prekursorer, som också fungerar som IkBs och behåller sina partners, Rel-proteinerna, i cytoplasman., För att aktivera NF-kB-molekylen måste cellerna först separera NF-kB-proteinet från deras hämmare. Det finns två huvudsakliga signalvägar som leder till IK-B-proteinhämmaren dissociation från NF-kB dimmer och låter translokationen av NF-kB-dimer från cytoplasman in i kärnan.
1., Kanonisk / klassisk kaskad
kanonisk eller klassisk kaskadsignalering från cellytreceptorn av proinflammatoriska cytokiner och patogenassocierade molekylära mönster (PAMPs) såsom tumörnekrosfaktorreceptorn (TNFR), toll-liknande receptor (TLR) och T/B-cellreceptorn. Dessa receptorer binder med sina ligandmolekyler och överför signalen över cellmembranet, orsakar aktiveringen av IkB-kinaset (IKK) – komplexet. Den vanligaste formen av denna komplexa består heterodimer av IKKa och IKKß katalytisk subenheter och en IKKy föreskrivande subenheten., IKKy enheten kallas också NEMO för NF-kB essential modulator. Den aktiveras IKK komplex, främst genom IKKß i en IKKy-beroende sätt, catalyzes fosforylering av IkBs (på platser som motsvarar Ser32 och Ser36 av IkBa), polyubiquitination (på platser som motsvarar Lys21 och Lys22 av IkBa) och efterföljande nedbrytning av 26 proteasomen. De frigjorda NF-kB-dimererna (oftast p50–RelA dimer), translocate till kärnan, binder DNA och aktiverar nedströmsgenen transkription.
2., Icke-canonical/Alternative pathway Cascade
en annan NF-kB-aktiverande pathway som kallas no-canonical eller alternative pathway. Denna väg är oberoende av IKKß och IKKy, men beroende av IKKa dimmer istället. Signalöverföringen till cytoplasman genom LT-β-eller BAFF-receptorn. Phosphonate en NIK protein, NIK protein då phosphonate den IKKa homodimmers. Målet för IKKa homodimers i denna väg är NF-kB2/p100, som fosforyleras på två C-terminal webbplatser., Fosforylering av dessa platser är nödvändig för P100-bearbetning till p52, vilket också är beroende av polyubiquitination och proteasomal nedbrytning. I stället för att leda till fullständig P100-nedbrytning, vilket ses med IkBs, resulterar fosforyleringsberoende ubiquitination av p100 endast i nedbrytning av dess hämmande C-terminala halvdelar. När C-terminalhalvan bryts ned släpps N-terminaldelen av NF-kB (p52 polypeptiden som innehåller RHD)., Eftersom RHD för p100 oftast är förknippat med RelB, resulterar aktivering av denna ”alternativa” väg i nukleär translokation av P52–RelB-dimer. Dimer binder slutligen till DNA och aktiva nedströmsgenen transkription.
3. Pathway regulation
Ubiquitin är ett 76-aminosyraprotein som är mycket konserverat och allestädes närvarande uttryckt i alla eukaryoter från jäst till människa. Karboxylsyran i ubikitins C-terminala glycin kan kovalent fästas vid lysins epsilonamin på ett annat protein genom en isopeptidbindning. Denna process kallas ”ubiquitination”., Dessutom kan den C-terminala svansen av ubiquitin fästas direkt till N-terminalmetionin av en annan ubiquitin för att bilda linjär polyubiquitinkedja. Ubiquitination spelar en viktig roll vid reglering av NF-kB-vägar. I ostimulerade celler binder NF-kB till inhiberande proteiner i kB-familjen (IkB) och sekvestreras i cytoplasman., Vid stimulering fosforyleras IkB av IkB-kinaskomplexet (IKK), fosforylerad IkB ubiquitineras därefter och bryts ned av 26S proteasom, vilket gör det möjligt för NF-kB att översätta till kärnan, där det reglerar uttrycket av en mängd gener. Eftersom IKK-komplexets reglerande underenhet har NEMO föreslagits vara nyckelfaktorn för att överföra ubiquitinationssignal till IKK-aktivering. Flera DUBs fungerar som viktiga negativa regulatorer av IKK för att möjliggöra en stram kontroll av NF-kB aktivering., En av de bäst studerade DUBs är A20, har Det föreslagits att A20 undertrycka hyperactivation av NFkB av deubiquitinating K63-kopplade polyubiquitin knutna till RIP1 genom N-terminal OTU-domän, samt att främja K48-kopplade polyubiquitination av RIP1 för proteasomen nedbrytning.
4. Nedströms signalering
NF-kB fungerar som en central mediator av immun-och inflammatoriska svar, och är involverad i stressreaktioner och reglering av cellproliferation och apoptos. De respektive NF-kB-målgenerna gör det möjligt för organismen att reagera effektivt på dessa miljöförändringar., Den klassiska NF-kB-vägen aktiveras av en mängd olika inflammatoriska signaler, vilket resulterar i koordinatuttryck av flera inflammatoriska och medfödda immungener. De proinflammatoriska cytokinerna IL-1b och TNF-a aktiverar NF-kB, och deras uttryck induceras som svar på NF-kB-aktivering, vilket bildar en förstärkande matningsslinga framåt. Den alternativa vägen för NF-kB resultat i kärn-translokation av p52–RelB dimerer, är helt beroende av IKKa homodimers och aktiveras genom att LTbR, BAFF och CD40L av NIK., Många data tyder starkt på att den alternativa vägen spelar en central roll i uttrycket av gener som är involverade i utveckling och underhåll av sekundära lymfoida organ. Transkriptionsfaktorerna i NF-kB-familjen styr uttrycket av ett stort antal målgener som svar på förändringar i miljön, vilket bidrar till att orkestrera inflammatoriska och immunsvar.
Figur 4. Down-stream signalering av NF-kB signalering väg.
5. Förhållande till sjukdomar.
- den inflammatoriska grunden för metaboliska sjukdomar.,
IKK / NF-kB signaleringsvägen är nyckeln till länkningen av metabolism, inflammation och insulinverkan. De flesta av de metaboliska stresssignalerna som resulterar i insulinresistens eller pankreas-β-celldysfunktion, oavsett om de induceras av intracellulära eller extracellulära signaler, konvergerar på NF-kB-aktiverande Kinas IKKb och annat större inflammatoriskt Kinas, JNK-mitogenaktiverat proteinkinas (MAPK).
- NF-kB och glykolys.
glykolys kan generera ATP i större mängder och i snabbare takt än oxidativ fosforylering., Glukos är därför ett viktigt näringsämne för cancer och normala prolifererande celler. NF-kB samordnar många av de signaler som driver cellaktivering och proliferation under immunitet, inflammation och onkogenes.
- NF-kB och oxidativ metabolism.
NF-kB styr energi homeostas och metabolisk anpassning genom att kontrollera balansen mellan glykolys och andning för energiförsörjning. Hämning av NF-kB / RelA på olika sätt minskade syreförbrukningen och orsakade omprogrammering till aerob glykolys